煤礦水害防治技術(shù)研究課件

煤礦水害防治技術(shù)研究

xx教授級高工煤化焦煤集團(tuán)副總工程師1謝謝你的閱讀2019年11月11煤礦水害防治技術(shù)研究

1謝謝你的閱讀2019年11月11

突水水源探查技術(shù)突水水源識別技術(shù)煤層底板含水層注漿改造技術(shù)突水點(diǎn)注漿封堵技術(shù)帷幕注漿截流技術(shù)防水煤巖柱留設(shè)技術(shù)水害隔離技術(shù)疏水強(qiáng)排技術(shù)斷層防水技術(shù)2謝謝你的閱讀2019年11月11突水水源探查技術(shù)2謝謝你的閱讀2019年11月11一、突水水源探查技術(shù)物探針對掘進(jìn)巷道和回采工作面不同的物探條件，在井下分別利用瞬變電磁、音頻電透、直流電法、無線電波坑透、瑞雷波、地質(zhì)雷達(dá)等先進(jìn)物探儀器探測了可能的突水水源；同時在地面利用三維地震、瞬變電磁等進(jìn)行區(qū)域水文地質(zhì)條件勘查。3謝謝你的閱讀2019年11月11一、突水水源探查技術(shù)3謝謝你的閱讀2019年11月11鉆探

在物探基礎(chǔ)上，對低阻異常區(qū)打鉆驗(yàn)證。物探是突水水源探查技術(shù)的輔助手段，而鉆探是突水水源探查技術(shù)的根本手段。4謝謝你的閱讀2019年11月114謝謝你的閱讀2019年11月11二、突水水源識別技術(shù)不同含水層由于其埋深、賦存條件的差異表現(xiàn)在水文地球化學(xué)特征上也有差異，這為判別水源提供了依據(jù)。水動力場法

突水發(fā)生后，突水含水層水位會發(fā)生相應(yīng)的變化。水位的觀測方法有：傳統(tǒng)的人工觀測法、現(xiàn)代的遙測法及水位自動監(jiān)測系統(tǒng)。水位下降的含水層即為突水含水層。特征組分分析法5謝謝你的閱讀2019年11月11二、突水水源識別技術(shù)水動力場法5謝謝你的閱讀2019年11月模糊聚類法

以焦作礦區(qū)6個奧灰水樣、2個二灰水樣、14個八灰水樣的突水水質(zhì)資料，建立的奧灰、二灰和八灰三類水源聚類模型：y1(x)=-93.9184＋3.6718*Ca+1.5059*Na-1.6225*SO4-0.3624*Cl(奧灰)y2(x)=-93.9184＋3.6718*Ca+1.5059*Na+1.6225*SO4-0.3624*Cl(二灰)y3(x)=-93.9184＋3.6718*Ca+1.5059*Na-1.6225*SO4-0.3624*Cl(八灰)6謝謝你的閱讀2019年11月11模糊聚類法y1(x)=-93.9184＋3.6718*特征曲線法

根據(jù)突水水質(zhì)資料，選定礦化度、(Ca+Mg)/(K+Na)

、K+Na、Ca、Mg、Cl、SO4、HCO3等8個數(shù)據(jù)，給出了6

種突水水源的特征曲線如下：水質(zhì)特征曲線7謝謝你的閱讀2019年11月11特征曲線法水質(zhì)特征曲線7謝謝你的閱讀2019年11月11水源孔隙水老頂砂巖水L8灰?guī)r水奧陶系灰?guī)r水δD(‰)-75.34-76.36-74.35-75.48δ18O(‰)-9.03-8.85-10.36-9.46T(T.U)6.89±2.40<0.50<0.505.64±2.50

分析放射性同位素氚（T）的含量可以看出：直接接受大氣降水補(bǔ)給且孔隙及溶隙發(fā)育的含水層其氚含量高，如第四系砂礫巖孔隙水和奧陶系巖溶水的氚值均在5T.U以上；間接接受大氣降水補(bǔ)給且裂隙或溶隙不甚發(fā)育的含水層其氚含量低，如頂板砂巖裂隙水和底板L8灰?guī)r水的氚值均小于0.5T.U。這說明頂板砂巖裂隙水和底板L8灰?guī)r水的運(yùn)移速度較慢，地下水的補(bǔ)給來源主要為鄰近含水層，這與實(shí)際的水文地質(zhì)條件是吻合的。各水源同位素測試結(jié)果同位素法8謝謝你的閱讀2019年11月11水源孔隙水老頂砂巖水L8灰?guī)r水奧陶系灰?guī)r水δD(‰)-75.

煤層底板含水層注漿改造技術(shù)，是通過注漿鉆孔注漿來充填底板灰?guī)r含水層的巖溶裂隙和導(dǎo)水裂隙，從而大大減弱含水層的富水性并切斷水源補(bǔ)給通道，使受注含水層被改造為不含水或弱含水層，實(shí)現(xiàn)工作面不突水開采。三、煤層底板含水層注漿改造技術(shù)九里山礦底板含水層注漿改造地面注漿站9謝謝你的閱讀2019年11月11煤層底板含水層注漿改造技術(shù)，是通過注漿鉆孔注漿來充填注漿材料及配比的研究

注漿材料：粘土、水泥、粉煤灰以及軟固料，斷層帶以水泥為主，其它地區(qū)以粘土水泥漿為主，水泥占固料的20-30%。注漿孔布置及成孔工藝研究

裂隙發(fā)育但互相不連通的含水層，鉆孔布置方向以垂直裂隙方向?yàn)橹?，孔隙水及X型裂隙發(fā)育的含水層以均勻布孔為宜，每個鉆場的鉆孔分三個序次布置。套管下入深度以不發(fā)生底鼓為宜，如果提前見水則增加套管的級數(shù)。10謝謝你的閱讀2019年11月11注漿材料及配比的研究10謝謝你的閱讀2019年11月11注漿深度的研究

H=P/1.0注漿擴(kuò)散范圍探測技術(shù)研究

在漿液中添加食鹽，提高了受注含水層的物探靈敏度，注漿后利用物探技術(shù)探測其擴(kuò)散范圍。高水壓含水層注漿終壓技術(shù)研究

傳統(tǒng)的注漿終壓為水壓的2.5到3倍，而現(xiàn)在注漿終壓以克服水壓的絕對值來評價，在條件允許的情況下盡可能提高注漿終壓。酸溶法擴(kuò)大巖溶裂隙增加注漿量技術(shù)研究11謝謝你的閱讀2019年11月11注漿深度的研究11謝四、突水點(diǎn)注漿封堵技術(shù)

按突水點(diǎn)水流是否流動可分為：動水注漿堵水和靜水注漿堵水。按作業(yè)場所不同可分為：地面注漿堵水和井下注漿堵水。（一）地面注漿堵水地面注漿堵水按突水點(diǎn)是否流動可分為動水注漿堵水和靜水注漿堵水。12謝謝你的閱讀2019年11月11四、突水點(diǎn)注漿封堵技術(shù)按突水點(diǎn)水流是否流動可分為

注漿材料有兩類：一類是固料類，包括：砂子、石子、鋸末、粉煤灰、海帶和玉米芯等。另一類是液體類，包括：純水泥漿、粘土水泥漿、水玻璃水泥漿等。自55年以來，焦作礦區(qū)共進(jìn)行地面注漿堵水84次，共封堵水量1745m3/min，其中最大一次封堵水量320m3/min。13謝謝你的閱讀2019年11月1113謝謝你的閱讀2019年11月11（二）、井下注漿堵水

煤礦突水點(diǎn)井下動水注漿封堵技術(shù)就是在井下對正在涌水的突水點(diǎn)進(jìn)行注漿封堵。它具有比地面注漿堵水節(jié)省工程量、位置準(zhǔn)確、施工工期短等優(yōu)點(diǎn)，但井下突水點(diǎn)動水注漿具有水壓高、井下環(huán)境受限等缺點(diǎn)，給注漿堵水帶來困難，需要通過研究解決一些技術(shù)難題。煤礦井下突水點(diǎn)動水注漿堵水按堵水的方法進(jìn)行分類可以分為：壁后注漿堵水、利用煤層底板含水層注漿改造系統(tǒng)注漿堵水、建水閘墻堵水或建水閘墻注漿堵水、打鉆注漿堵水和建止?jié){墊注漿堵水。14謝謝你的閱讀2019年11月11（二）、井下注漿堵水14謝謝你的閱讀2019年11月11420m3/h古漢山礦利用注漿改造系統(tǒng)封堵11071工作面突水點(diǎn)工程布置圖15謝謝你的閱讀2019年11月11420m3/h古漢山礦利用注漿改造系統(tǒng)封堵11071工作面突

壁后注漿堵水技術(shù)1．適用條件壁后注漿堵水主要應(yīng)用于巷道或井筒淋水。2．施工步驟（1）收集資料，編寫施工設(shè)計和安全技術(shù)措施（2）施工前的準(zhǔn)備工作（3）注漿孔施工（4）注漿堵水注漿鉆孔布置圖16謝謝你的閱讀2019年11月11壁后注漿堵水技術(shù)注漿鉆孔布置圖16謝謝你的閱讀2019年13．實(shí)例

朱村礦北區(qū)石門大巷，淋水巷道長250m，涌水量180m3/h,注漿后殘余水量8m3/h，堵水率達(dá)95％以上，效果良好。

利用煤層底板含水層注漿改造系統(tǒng)注漿堵水技術(shù)1．適用條件該堵水方法主要應(yīng)用于實(shí)施煤層底板含水層注漿改造開采工作面附近的突水點(diǎn)或煤層底板含水層注漿改造系統(tǒng)輸漿管路所能達(dá)到的突水點(diǎn)。

17謝謝你的閱讀2019年11月113．實(shí)例17謝謝你的閱讀2019年11月112．施工步驟（1）收集突水點(diǎn)資料，編寫施工設(shè)計和安全技術(shù)措施（2）施工注漿孔（3）注漿堵水3．實(shí)例

九里山礦14041工作面煤層底板含水層注漿改造過程中，4-3注漿孔注漿時與14021工作面突水點(diǎn)聯(lián)通，該突水點(diǎn)水量4.5m3/min，水壓1.3Mpa，離4-3注漿孔終孔位置250m，因此，將4-3注漿孔改為堵水孔，先在該18謝謝你的閱讀2019年11月112．施工步驟18謝謝你的閱讀2019年11月11孔注入4m3直徑Ф2～5mm的石子，又注10m3直徑Ф1～2mm砂，后注5m3鋸沫，最后注入850m3粘土水泥漿將突水點(diǎn)封堵，堵水率100%。建水閘墻堵水或建水閘墻注漿堵水技術(shù)

1．適用條件

2．施工步驟

⑴收集有關(guān)資料，編制施工設(shè)計及安全技術(shù)措施19謝謝你的閱讀2019年11月11孔注入4m3直徑Ф2～5mm的石子，又注10m3直徑Ф1～2⑵水閘墻施工①選定水閘墻施工地點(diǎn)：②水閘墻施工：③關(guān)閉放水管1－突水點(diǎn)2－水閘墻3－放水管4－巷道建水閘墻堵水工程示意圖演馬莊礦二水平底板巷水閘墻堵水1080m3/h20謝謝你的閱讀2019年11月11⑵水閘墻施工1－突水點(diǎn)2－水閘墻演馬莊礦二水平底板巷3．建水閘墻注漿堵水

4．實(shí)例

演馬莊礦西大巷突水點(diǎn)于1966年發(fā)生突水，截至堵水前水量仍有18.5m3/min，水壓1.4Mpa，該段巷道已廢棄，因此，決定在西大巷突水點(diǎn)兩端建兩座水閘墻將突水點(diǎn)封堵，堵水率為100％。

打鉆動水注漿堵水技術(shù)

1．適用條件

煤礦井下一些突水點(diǎn)由于受種種條件限制，其他堵水方法施工困難或采用其他方法經(jīng)濟(jì)上不合理時，可采用施工注漿孔方法對突水點(diǎn)進(jìn)行封堵。

21謝謝你的閱讀2019年11月113．建水閘墻注漿堵水21謝謝你的閱讀2019年11月2．施工步驟

（1）收集突水點(diǎn)資料，編寫施工設(shè)計和安全技術(shù)措施。（2）施工注漿孔（3）注漿堵水3．實(shí)例

朱村礦東北區(qū)泵房口突水點(diǎn)，水量為4m3/min，水壓1.5Mpa，突水水源為L8灰?guī)r巖溶水。在突水點(diǎn)附近施工了2個注

漿孔，注入Ф1～2mm砂子5m3，鋸沫10m3，雙液漿

150m3，將突水點(diǎn)全部封堵，堵水率為100％。22謝謝你的閱讀2019年11月112．施工步驟3．實(shí)例漿孔，注入Ф1～2mm打止?jié){墊注漿堵水技術(shù)

1．適用條件

該堵水方法主要用于封堵巷道離含水層較近或圍巖比較破碎的突水點(diǎn)。由于圍巖不能抵抗高水壓，因此需要打止?jié){墊以提高圍巖的抗壓強(qiáng)度。

2．施工步驟

（1）收集突水量資料，編寫施工設(shè)計和安全技術(shù)措施（2）導(dǎo)水（3）清理浮渣（4）打止?jié){墊（5）加固止?jié){墊和周邊圍巖 （6）關(guān)水、增壓、防滲漏實(shí)驗(yàn)（7）注漿23謝謝你的閱讀2019年11月11打止?jié){墊注漿堵水技術(shù)23謝謝你的閱讀2019年11月11

3．實(shí)例

中馬村礦23皮帶巷突水點(diǎn)水量240m3/h，水壓1.40Mpa，巷道距突水含水層僅6.5m。突水點(diǎn)涌水由2根Ф150mm鋼管導(dǎo)出10m以外，止?jié){墊向巷道兩側(cè)巷幫各開挖0.5m，厚0.5m，長10m，待止?jié){墊凝固后，對圍巖注漿加固。關(guān)閉高壓閘閥，發(fā)現(xiàn)有圍巖滲水現(xiàn)象，打開閘閥放水，再進(jìn)行圍巖

注漿加固，凝固之后，再關(guān)閉高壓閘閥，無滲水現(xiàn)象開始注漿，水泥漿注至壓力1.5Mpa，雙液漿注至終壓3.0Mpa。將突水點(diǎn)封堵，堵水率100%。

24謝謝你的閱讀2019年11月113．實(shí)例注漿加固，凝固之后，再關(guān)閉高壓閘閥，無滲五、帷幕注漿截流技術(shù)(一)含水層露頭帷幕注漿截流

淺部帷幕注漿截流就是在L8灰?guī)r隱伏露頭附近對第四系底礫巖和L8灰?guī)r隱伏露頭進(jìn)行注漿，切斷L8灰?guī)r與其它強(qiáng)含水層的水力聯(lián)系，使L8灰?guī)r隱伏露頭帶由強(qiáng)補(bǔ)給邊界變?yōu)槿跹a(bǔ)給邊界，減少L8灰?guī)r的補(bǔ)給量，降低L8灰?guī)r的突水威脅及突水量。25謝謝你的閱讀2019年11月11五、帷幕注漿截流技術(shù)25謝謝你的閱讀2019年11月11

九里山礦多元水力聯(lián)通試驗(yàn)圖

26謝謝你的閱讀2019年11月11九里山礦多元水力聯(lián)通試驗(yàn)圖26謝謝你的閱讀2019年1九里山礦淺部截流工程平面圖

27謝謝你的閱讀2019年11月11九里山礦淺部截流工程平面圖27謝謝你的閱讀2019年11月（二）奧灰垂向進(jìn)水口截流

奧灰水通過斷層破碎帶或陷落柱等垂向補(bǔ)給煤層底板薄層灰?guī)r，至使薄層灰?guī)r富水性大增，接受補(bǔ)給十分充足，對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成巨大威脅，因此對奧灰垂向進(jìn)水口進(jìn)行截流是十分必要的。

28謝謝你的閱讀2019年11月11（二）奧灰垂向進(jìn)水口截流28謝謝你的閱讀2019年11月11演馬莊礦西二F3斷層進(jìn)水口截流工程布置圖29謝謝你的閱讀2019年11月11演馬莊礦西二F3斷層進(jìn)水口截流工程布置圖29謝謝你的閱讀20六、防水煤巖柱留設(shè)技術(shù)（一）沖積層防水煤柱留設(shè)技術(shù)趙固一礦設(shè)計留設(shè)55米，我們通過探測分析研究，留設(shè)30米保證了安全生產(chǎn)。（二）斷層防水煤柱留設(shè)技術(shù)朱村礦三號井?dāng)鄬优缮鷺?gòu)造發(fā)育，設(shè)計留設(shè)180米防水煤柱，通過采取措施只留設(shè)了60米，提高了資源回收率。30謝謝你的閱讀2019年11月11六、防水煤巖柱留設(shè)技術(shù)（一）沖積層防水煤柱留設(shè)技術(shù)30謝謝你

為了控制水害蔓延，根據(jù)不同的水害威脅情況，采用分翼、分采區(qū)建筑防水閘門進(jìn)行水害隔離。在全國率先設(shè)計制造安裝了承壓最高的（5.5MPa）防水閘門。七、水害隔離技術(shù)31謝謝你的閱讀2019年11月11為了控制水害蔓延，根據(jù)不同的水害八、疏水強(qiáng)排技術(shù)

頂板水疏放：通過物探及水文地質(zhì)條件分析，合理布置疏水鉆孔，對疏放的頂板水利用管路進(jìn)行集中排放。底板水疏放：焦作礦區(qū)底板突水主要水源為L8灰?guī)r水、L2灰?guī)r水和O2灰?guī)r水，其中L2灰?guī)r水和O2灰?guī)r水富水性強(qiáng)，因其